本实用新型属于电池检测技术领域，涉及一种电池电芯检测装置。
背景技术：
锂离子电池因具有能量密度高、工作电压高和使用寿命长等优点，在电动汽车等新能源储能领域得到了广泛的应用。新能源汽车通常将多个锂离子电池电芯进行配组，加装保护性外壳成为标准模组，再根据容量需求选择不同数量的模组进行组装，得到整个电池组件。锂离子电池在使用过程中，充放电会引起电池电芯的尺寸发生变化，在外壳的约束下会产生附加压力，因此，检测电池电芯在充放电过程中的厚度、压力变化是十分必要的。
压力和厚度的检测技术有多种，例如压力可由气压驱动气缸来产生，也可由扭矩驱动螺杆来产生，但上述方式难以直接应用到电芯充放电过程中压力变化的测量，主要是由于电芯充放电过程中的压力变化是由电芯尺寸变化带来的，其测量是以电芯厚度的变化为基础的；厚度变化可以由光学摄像方式中的电荷耦合器件来测量，或者有激光测距模块实现，但上述器件或模块均属于精密设备，价格昂贵，难以在偏离常温的高低温环境下使用，也不适合实验条件下的快速简便测试。
目前，锂离子电池充放电过程中对电池极片膨胀的检测已有研究，cn109974655a公开了一种在线无压力检测锂电池碳硅负极极片膨胀的设备，包括包括密封舱装置、压力测试与调节装置、厚度测试装置、硅碳极片充放电装置；所述压力测试与调节装置用于检测硅碳极片膨胀对阳极锂片产生的作用力，并通过中控装置调整锂片与硅碳极片的间距，保证硅碳极片与锂片之间的作用力为零；所述厚度测试装置用于记录锂片的上移距离，从而计算出硅碳极片的膨胀率；所述硅碳极片充放电装置用于给硅碳极片进行嵌锂放电，极片出现膨胀现象，模拟硅碳材料在电池的使用情况。该设备主要是对极片膨胀的测量，而非电芯整体的变化，而且是在无压力条件下的测量，对于实际电池电芯应用时存在外壳的情况并不适用。
现有技术中对充放电过程中电芯整体变化的测试主要存在压力加载不均匀、厚度测量不准确的问题，对于大尺寸的电芯，难以获得局部参数变化，因此还需要寻求新的测量装置，使其既能够更好地提高测量精度，又可适用多种测试条件。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种电池电芯检测装置，所述装置的各部分的结构设计能够有效提高电芯检测时压力加载、测试的均匀性，避免局部应力集中，能够测量局部压力、位移的变化，提高检测精度；所述装置结构紧凑，降低了整体高度，便于使用。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型提供了一种电池电芯检测装置，所述装置自上而下依次包括螺杆、加压板、弹性组件、上夹板、下夹板和压力传感器，所述上夹板的边缘设有位移传感器；
所述螺杆的底部与加压板接触，设置于加压板的中间位置，所述弹性组件至少有四个，均匀设置于加压板和上夹板之间，所述上夹板和下夹板平行间隔设置，所述压力传感器至少有四个，均匀设置于下夹板下方。
本实用新型中，所述装置是用于电池电芯在充放电过程中厚度、压力变化的测量，通过模拟实际使用条件，为电池的设计与组装提供依据；所述装置通过加压板下多个弹性组件的分布设计，提高了压力加载的均匀性，便于测试大尺寸电芯或同时测量多个小尺寸电芯；所述传感器均匀分布，采用多通道同步检测技术，可以得到局部压力、厚度的变化值，便于测量整个电芯面，提高测量的精度。
以下作为本实用新型优选的技术方案，但不作为本实用新型提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本实用新型的技术目的和有益效果。
作为本实用新型优选的技术方案，所述螺杆为机械螺杆，包括旋转部和施压部，所述旋转部设置于施压部的顶部，与施压部垂直。
本实用新型中，所述螺杆通过旋转部的转动，施压部向下给加压板施加压力，以模拟电池电芯使用时的外壳施加的压力，而且螺杆不对加压板施加压力时，可以测量电芯在无压力自由膨胀条件下的厚度与压力变化情况；通过螺杆加载的方式降低了装置结构的复杂性，降低了整机高度，便于放入试验箱中进行测试。
作为本实用新型优选的技术方案，所述弹性组件包括弹簧，所述弹簧的数量为偶数个。
本实用新型中，由于加压板需要对上夹板均匀加压，因此弹性组件的设置数量一般为偶数，以达到压力平衡的效果，根据加压板及夹板的大小而调整数量，一般选择六个。
作为本实用新型优选的技术方案，所述位移传感器的数量至少为四个，所述位移传感器不与加压板接触；
所述位移传感器采用推杆式位移传感器或光学位移传感器。
本实用新型中，位移传感器是为了测量上夹板的位置变化，在下夹板固定的情况下，该测量数据即是电池电芯在测试过程中的厚度变化，设置多个则是为了测量不同部位的局部位移数据，配合使用高稳定度电源，其测量精度可达1μm的量级。
作为本实用新型优选的技术方案，所述上夹板的下表面和下夹板的上表面均设有缓冲层。
作为本实用新型优选的技术方案，所述缓冲层包括橡胶缓冲层或硅胶缓冲层，单层所述缓冲层的厚度为1～10mm，例如1mm、3mm、5mm、6mm、8mm或10mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本实用新型中，通过在夹板上设置缓冲层，缓冲层采用低弹性模量的材料，可以消除电芯表面尺寸微起伏的影响，有效避免硬接触，从而解决电芯受压时局部压力集中的问题。
另外，由于电芯需要通电进行充电循环，为了避免上下夹板导电而带来的影响，一般采用贴绝缘材料或进行阳极处理而起到绝缘的作用。
作为本实用新型优选的技术方案，所述装置还包括顶板和底板，所述顶板位于加压板上方，所述螺杆穿过顶板，所述底板位于下夹板下方，所述压力传感器设置于底板上。
作为本实用新型优选的技术方案，所述顶板和底板之间设有支撑杆，所述支撑杆竖直设置于顶板和底板的边缘，其数量至少为四个。
作为本实用新型优选的技术方案，所述支撑杆穿过上夹板和下夹板，所述上夹板可沿支撑杆移动，所述下夹板固定。
本实用新型中，所述装置的各部分结构需要构成一个整体，由顶板、底板和支撑杆构成装置的外部构架，将各功能部件置于其内，也可起到保护及固定作用。
作为本实用新型优选的技术方案，所述电池电芯呈条形，放置于上夹板的缓冲层和下夹板的缓冲层之间。
本实用新型中，根据装置的结构其主要适合条形电芯的测量，因此所述装之中的各部件一般也设置为长方体板状结构。
本实用新型中，所述装置检测电池电芯的操作过程为：
将长条形电芯放置于上下夹板的缓冲层之间，调节上夹板位置，使其上的缓冲层刚好与电芯接触，通过旋转机械螺杆给加压板施加压力，再经弹簧传递到上夹板上，压力的选择根据需要进行变化；将装置置于恒温测试环境中，所选测试温度可在-40～60℃之间，对电芯进行充放电循环实验，开启同步数据采集装置，间隔记录各位移传感器和压力传感器的读数，得到一个完整周期内的电芯压力和厚度的变化。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
(1)本实用新型所述装置通过加压板下多个弹性组件的分布设计，提高了压力加载的均匀性，便于测试大尺寸电芯或同时测量多个小尺寸电芯；
(2)本实用新型所述装置中多个传感器均匀分布，采用多通道同步检测技术，可以得到局部压力、厚度的变化值，保证了数据的一致性，提升了压力检测的均匀性和厚度变化的精度，后者可以达到1μm的量级；
(3)本实用新型所述装置结构紧凑，显著降低了整体高度，便于在物候试验箱中进行测试。
附图说明
图1是本实用新型实施例1提供的电池电芯检测装置的结构示意图；
图2是本实用新型实施例1提供的电池电芯检测装置的主视图；
其中，1-螺杆，2-顶板，3-加压板，4-弹性组件，5-位移传感器，6-上夹板，7-下夹板，8-底板，9-支撑杆，10-缓冲层，11-压力传感器，12-电池电芯。
具体实施方式
为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，下面对本实用新型进一步详细说明，但下述的实施例仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型保护范围以权利要求书为准。
本实用新型具体实施方式部分提供了一种电池电芯检测装置，所述装置自上而下依次包括螺杆1、加压板3、弹性组件4、上夹板6、下夹板7和压力传感器11，所述上夹板6的边缘设有位移传感器5；
所述螺杆1的底部与加压板3接触，设置于加压板3的中间位置，所述弹性组件4至少有四个，均匀设置于加压板3和上夹板6之间，所述上夹板6和下夹板7平行间隔设置，所述压力传感器11至少有四个，均匀设置于下夹板7下方。
以下为本实用新型典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种电池电芯检测装置，所述装置的结构示意图如图1所示，所述装置的主视图如图2所示，自上而下依次包括螺杆1、加压板3、弹性组件4、上夹板6、下夹板7和压力传感器11，所述上夹板6的边缘设有位移传感器5；
所述螺杆1的底部与加压板3接触，设置于加压板3的中间位置，所述弹性组件4至少有四个，均匀设置于加压板3和上夹板6之间，所述上夹板6和下夹板7平行间隔设置，所述压力传感器11至少有四个，均匀设置于下夹板7下方。
所述螺杆1为机械螺杆，包括旋转部和施压部，所述旋转部设置于施压部的顶部，与施压部垂直。
所述弹性组件4包括弹簧，所述弹簧的数量为六个。
所述位移传感器5的数量为四个，所述位移传感器5不与加压板3接触，所述位移传感器5采用推杆式位移传感器。
所述上夹板6和下夹板7的表面贴有聚四氟乙烯层，所述上夹板6的下表面和下夹板7的上表面再设有缓冲层10，所述缓冲层10为橡胶缓冲层，两层缓冲层10的厚度均为5mm。
所述装置还包括顶板2和底板8，所述顶板2位于加压板3上方，所述螺杆1穿过顶板2，所述底板8位于下夹板7下方，所述压力传感器11设置于底板8上。
所述顶板2和底板8之间设有支撑杆9，所述支撑杆9竖直设置于顶板2和底板8的边缘，其数量为四个。
所述支撑杆9穿过上夹板6和下夹板7，所述上夹板6可沿支撑杆9移动，所述下夹板7固定。
所述电池电芯12呈条形，放置于上夹板6和下夹板7上的缓冲层10之间。
实施例2：
本实施例提供了一种电池电芯检测装置，所述装置自上而下依次包括螺杆1、加压板3、弹性组件4、上夹板6、下夹板7和压力传感器11，所述上夹板6的边缘设有位移传感器5；
所述螺杆1的底部与加压板3接触，设置于加压板3的中间位置，所述弹性组件4至少有四个，均匀设置于加压板3和上夹板6之间，所述上夹板6和下夹板7平行间隔设置，所述压力传感器11至少有四个，均匀设置于下夹板7下方。
所述螺杆1为机械螺杆，包括旋转部和施压部，所述旋转部设置于施压部的顶部，与施压部垂直。
所述弹性组件4包括弹簧，所述弹簧的数量为六个。
所述位移传感器5的数量为六个，所述位移传感器5不与加压板3接触，所述位移传感器5采用光学位移传感器。
所述上夹板6和下夹板7的表面经阳极处理得到绝缘氧化层，所述上夹板6的下表面和下夹板7的上表面再设有缓冲层10，所述缓冲层10为硅胶缓冲层，两层缓冲层10的厚度均为10mm。
所述装置还包括顶板2和底板8，所述顶板2位于加压板3上方，所述螺杆1穿过顶板2，所述底板8位于下夹板7下方，所述压力传感器11设置于底板8上。
所述顶板2和底板8之间设有支撑杆9，所述支撑杆9竖直设置于顶板2和底板8的边缘，其数量为六个。
所述支撑杆9穿过上夹板6和下夹板7，所述上夹板6可沿支撑杆9移动，所述下夹板7固定。
所述电池电芯12呈条形，放置于上夹板6和下夹板7上的缓冲层10之间。
采用上述实施例中的装置进行电池电芯的检测，将条形电芯放置于上下夹板的缓冲层之间，调节上夹板位置，使其上的缓冲层与电芯接触，通过旋转机械螺杆给加压板施加压力，再经弹簧传递到上夹板上；将所述装置置于40℃恒温测试环境的试验箱中，对电芯进行充放电循环实验，同步进行数据采集，采用1s的采样周期，记录各位移传感器和压力传感器的读数，得到一个完整充放电循环周期内的电芯压力和厚度的变化。
所述装置也可用于测试不额外施加压力条件下电芯自由膨胀状态下厚度的变化，此时上夹板的缓冲层刚好与电芯上表面接触，机械螺杆不施加压力。
对比例1：
本对比例提供了一种电池电芯检测装置，所述装置的结构参照实施例1中的结构，区别仅在于：所述装置不包括加压板3和弹性组件4，即所述螺杆1的底部直接与上夹板3接触。
本对比例中，由于未设置加压板及弹性组件，螺杆施加的压力直接作用于上夹板上，造成电芯受到的应力局部集中，其厚度变化各部分也不相同，难以反映电芯整体的变化情况，无法给电芯实际使用时提供准确的数据支持。
综合上述实施例和对比例可以看出，本实用新型所述装置通过加压板下多个弹性组件的分布设计，提高了压力加载的均匀性，便于测试大尺寸电芯或同时测量多个小尺寸电芯；所述装置中多个传感器均匀分布，采用多通道同步检测技术，可以得到局部压力、厚度的变化值，保证了数据的一致性，提升了压力检测的均匀性和厚度变化的精度；所述装置结构紧凑，显著降低了整体高度，便于进行测试。
申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细装置，但本实用新型并不局限于上述详细装置，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细装置才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型装置的等效替换及辅助装置的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。
1.一种电池电芯检测装置，其特征在于，所述装置自上而下依次包括螺杆、加压板、弹性组件、上夹板、下夹板和压力传感器，所述上夹板的边缘设有位移传感器；
所述螺杆的底部与加压板接触，设置于加压板的中间位置，所述弹性组件至少有四个，均匀设置于加压板和上夹板之间，所述上夹板和下夹板平行间隔设置，所述压力传感器至少有四个，均匀设置于下夹板下方。
2.根据权利要求1所述的电池电芯检测装置，其特征在于，所述螺杆为机械螺杆，包括旋转部和施压部，所述旋转部设置于施压部的顶部，与施压部垂直。
3.根据权利要求1所述的电池电芯检测装置，其特征在于，所述弹性组件包括弹簧，所述弹簧的数量为偶数个。
4.根据权利要求1所述的电池电芯检测装置，其特征在于，所述位移传感器的数量至少为四个，所述位移传感器不与加压板接触；
所述位移传感器采用推杆式位移传感器或光学位移传感器。
5.根据权利要求1所述的电池电芯检测装置，其特征在于，所述上夹板的下表面和下夹板的上表面均设有缓冲层。
6.根据权利要求5所述的电池电芯检测装置，其特征在于，所述缓冲层包括橡胶缓冲层或硅胶缓冲层，单层所述缓冲层的厚度为1～10mm。
7.根据权利要求1所述的电池电芯检测装置，其特征在于，所述装置还包括顶板和底板，所述顶板位于加压板上方，所述螺杆穿过顶板，所述底板位于下夹板下方，所述压力传感器设置于底板上。
8.根据权利要求7所述的电池电芯检测装置，其特征在于，所述顶板和底板之间设有支撑杆，所述支撑杆竖直设置于顶板和底板的边缘，其数量至少为四个。
9.根据权利要求8所述的电池电芯检测装置，其特征在于，所述支撑杆穿过上夹板和下夹板，所述上夹板可沿支撑杆移动，所述下夹板固定。
10.根据权利要求5所述的电池电芯检测装置，其特征在于，所述电池电芯呈条形，放置于上夹板的缓冲层和下夹板的缓冲层之间。
技术总结